Unidades De Tiempo

Unidades De Tiempo

Para medir tiempos se necesitan dos cosas:

Una unidad de medida.

Un mecanismo que por un movimiento regular reproduzca dicha unidad de medida.

El mecanismo que se utiliza es el reloj y la unidad principal de tiempo es el segundo.

Un segundo se escribe 1 s.

Según la definición del Sistema Internacional de Unidades, un segundo es igual a 9.192.631.770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs).

Otras unidades de tiempo son:

1 minuto = 60 segundos (1 min = 60 s)

1 hora = 60 minutos (1 h = 60 min)

1 día = 24 horas

1 año normal = 365 días

1 año bisiesto = 366 días

1 lustro = 5 años

1 década = 10 años

1 siglo = 100 años

1 milenio= 1.000 años

Algunos Ejemplos De Instrumentos De Medición

En la actualidad se han creado relojes atómicos que son muy precisos

Temperatura

La temperatura es un concepto abstracto, el cual se explica por su efecto en las condiciones del medio ambiente, los objetos y sus propiedades, en general se relaciona con el comportamiento de la materia y en la mayoría de los casos define el estado final de ésta.

Popularmente la temperatura es relacionada a los conceptos de frío y calor. Algo es más caliente si presenta una mayor temperatura, o está más frío si se presenta una disminución en la temperatura. Sin embargo, aunque este concepto es común y aceptable, en la realidad la física define a la temperatura como: “una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica, o conocida como la energía sensible, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas de ese sistema termodinámico”, esto quiere decir que la temperatura es la cuantificación de la actividad molecular de la materia.

La física térmica es el área de la física que estudia la temperatura, la transferencia y la transformación de la energía, y la termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico, desde un punto de vista fenomenológico, por lo que no se le busca explicación o interpretación física ya que se realiza un estudio profundo del fenómeno a través de otras magnitudes con el uso de un método experimental.

El sistema internacional de unidades, SI, considera a la temperatura como una de las magnitudes básicas, cuya unidad es el kelvin (K), al que corresponde la escala absoluta, en la cual el valor de “cero kelvin (0 K)” es el cero absoluto.

Desde el punto de vista industrial, la temperatura tiene que ver con los alimentos, su producción, almacenamiento y vida útil, con la agricultura, la generación de energía, la metalurgia y todos los materiales existentes hasta ahora, la medicina, la farmacéutica, la informática, el medio ambiente, en general con todos los campos de la ciencia. El ser humano no se habría desarrollarse al nivel actual sin haber dominado este concepto.

La medición en los cambios producidos en la temperatura se realiza con diferentes instrumentos:

Termómetros de líquido en vidrio

Termómetros de columna

Termómetros a presión de gases y de vapor

Termómetros bimetálicos

Termómetros de resistencia

Termopares

Pirómetros ópticos.

4.2 Medición De Temperatura

El Principio Cero de la Termodinámica puede escribirse formalmente de la siguiente manera:

Si dos sistemas están por separado en equilibrio térmico con un tercero, entonces están en equilibrio térmico entre sí.

Extendiendo esta idea, puede decirse que los propios sistemas poseen una propiedad física que determina si éstos se encuentran en equilibrio térmico entre sí. Esta propiedad se denomina temperatura.

¿Qué es un Termómetro?

Para determinar las temperaturas de diferentes sistemas, el procedimiento más sencillo es definir arbitrariamente uno de los sistemas como un indicador del equilibrio térmico entre él y los demás sistemas. El sistema elegido se llama termómetro. Así, un termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en forma cuantitativa. Por ejemplo, un termómetro clínico de mercurio se coloca bajo la lengua del paciente y se espera que alcance el equilibrio térmico con su boca. Se puede ver cómo el líquido plateado (mercurio) se expande dentro del tubo de vidrio, se lee en la escala del termómetro para saber la temperatura del paciente. El termómetro debe cumplir con dos características importantes:

• Debe perturbar mínimamente el estado de los sistemas con los que se ponga en contacto.

• Debe presentar alguna variable de estado fácilmente medible y que varíe apreciablemente ante un cambio pequeño de la temperatura. Esta propiedad será reconocida como la propiedad termométrica del sistema.

Algunos ejemplos de estas propiedades termométricas son:

• El volumen de un líquido en un capilar

• La longitud de una varilla

• La resistencia eléctrica de un alambre

• El volumen de un gas mantenido a presión constante

• La presión de un gas mantenido a volumen constante

• La fuerza electromotriz generada por un termopar

Las propiedades importantes de un termómetro son: sensibilidad (la propiedad termométrica debe cambiar de manera apreciable ante un cambio pequeño de la temperatura), exactitud en la medición de la propiedad termométrica y reproductibilidad. Otra propiedad, a menudo deseable, es la rapidez para alcanzar el equilibrio térmico con otros sistemas.

En muchos termómetros, se puede considerar que su propiedad termométrica varía linealmente con la temperatura, de manera que:

t(x)=ax+b.

Donde x es la propiedad termométrica, la cual cambia con la temperatura t. Las constantes a y b dependen de la sustancia usada y deben ser evaluadas en dos puntos de temperatura específicos sobre la escala, por ejemplo: 0°C para el punto de fusión del agua a 1 atm y 100°C para el punto de ebullición del agua a 1 atm. Un termómetro muy utilizado es el de mercurio. El mercurio es líquido dentro del rango de temperaturas de -38,9°C a 356,7°C. Como un líquido, el mercurio se expande cuando se calienta. Esta expansión es lineal y puede ser calibrada con bastante precisión.

El Desarrollo de Termómetros y Escalas de Temperaturas

Los primeros equipos usados para medir la temperatura fueron llamados Termoscopios.

Fahrenheit describió cómo calibró la escala de mercurio de su termómetro de la siguiente manera: " Colocando el termómetro en una mezcla de sal de amonio o agua salada, hielo y agua, un punto sobre la escala pudo ser encontrado, al cual llamé cero. Un segundo punto fue obtenido de la misma manera, si la mezcla es usada sin sal, denotando este punto como 30. Un tercer punto designado como 96 fue obtenido colocando el termómetro en la boca para adquirir el calor del cuerpo humano." Sobre esta escala, Fahrenheit midió el punto de ebullición del agua obteniendo 212. Después adjudicó el punto de congelamiento del agua a 32, así que el intervalo entre el punto de congelamiento y ebullición del agua puede ser representado por el número racional 180. Las temperaturas medidas sobre esta escala se designan grados Fahrenheit (F). En 1745 Carlos Linneo de Upsala, Suecia, describió una escala en la cual el punto de congelamiento del agua era 100 y el punto de ebullición cero haciendo con esto una escala centígrada. Anders Celsius (1701-1744) usó la escala al revés en la cual cero representó el punto de congelamiento y 100 el punto de ebullición del agua, manteniendo los 100 grados entre los dos puntos. En 1948 el término Grado Centígrado fue remplazado por el de Grados Celsius. Las temperaturas medidas sobre una escala centígrada, con el punto de congelamiento del agua como cero, son designadas como grados Celsius (°C). Para convertir de grado Centígrado a Fahrenheit se debe multiplicar por 1.8 y sumar 32.

°F=1.8 x °C+32.

El termómetro de gas

J. A. C. Charles, físico francés, mostró que para un mismo incremento de temperatura a presión constante, todos los gases tienen un muy similar aumento de volumen ya que los coeficientes de expansión térmica de los gases son tales que están muy cerca uno del otro. De manera similar, si se mantiene el volumen constante, la presión de los gases es proporcional a la temperatura. Con esto es posible establecer una escala de temperatura basada en un solo punto fijo en vez de dos, tal como en la Fahrenheit o Celsius. Esto nos lleva a termómetros que usan gas como medio termométrico (termómetros de gas). Éstos son notables por su sensibilidad, exactitud de medición y reproductibilidad. Se utilizan principalmente en las oficinas de normas y en algunos laboratorios universitarios de investigación. Usualmente son de gran tamaño, voluminosos y lentos en alcanzar el equilibrio térmico. Los experimentos con termómetros de gas han mostrado que la diferencia es muy pequeña en la lectura de temperaturas utilizando diferentes gases y se hace casi nula cuando la presión tiende a cero. Esto permite fijar una escala de temperatura que sea independiente del medio termométrico, si éste es un gas a baja presión. En este caso, todos los gases se comportan como un gas

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